AÉRODYNAMIQUE

LES DIFFÉRENTS PROFILS DES AILES


Définition

Le profil est la section de l'aile par un plan parallèle au plan de symétrie de l'avion. Le profil d'un avion de tourisme sera différent de celui d'un avion de transport ou d'un avion de chasse.

Profil Aile

Terminologie utile

Corde

La corde d'un profil est la droite A - F joignant le bord d'attaque au bord de fuite.
Sa longueur est notée  Profil lettre L

Profil corde

Épaisseur

L'épaisseur maximale de l’aile est la distance maximale existante entre d’une part l’extrados, d’autre part l’intrados. L'épaisseur est notée h .

Profil epaisseur

Épaisseur relative

L’épaisseur relative d’un profil est le rapport de l’épaisseur maximale (t en anglais) sur la longueur de la corde.    e = h / Profil lettre L ou t / Profil lettre L

Epais Relative

Ligne moyenne

La ligne moyenne est le lieu des points équidistants de l'extrados et de l'intrados. Cette ligne est généralement courbée ou "cambrée".

Ligne Moyenne

Fléche

La flèche notée f est la distance maximale entre la corde et la ligne moyenne du profil. Elle définit donc sa courbure. Courbure = f / Profil lettre L

Fléche

Angle d'incidence

C'est l'angle formé par la corde du profil et le vecteur vitesse du vent relatif. Cet angle est appelé angle of attack en anglais.
Pour l'avion c'est l'angle formé par l'axe longitudinal de l'avion et le vecteur vitesse.

Angle Incidence

Angle d'incidence nulle

C'est l'angle d'incidence pour lequel la portance est nulle. Ci-dessous la portance est nulle pour une certaine incidence négative. Mais pour un profil symétrique la portance sera nulle pour une incidence nulle.

Angle Incidence nulle

Angle de calage

C'est l'angle α entre la corde du profil de l'aile et l'axe longitudinal de l'aéronef. Ceci permet de diminuer la traînée en vol de croisière.

Angle Calage

Envergure et surface

Surface Envergure

Envergure :
L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes    E =   2b ou B
Surface :   S
Elle comprend le prolongement fictif de l'aile dans le fuselage.
Corde de référence A - F :
Elle est donnée par le constructeur et fixée par une distance conventionnelle de l'axe de l'avion.
Corde moyenne géométrique :  
C'est la rapport de la surface portante S de l'aile sur son envergure E .
Allongement :
Pour une aile rectangulaire c'est le rapport de l'envergure E sur la longueur de la corde :  Equa Allong Rect
Pour une aile trapézoïdale, c'est le rapport de l'envergure E sur la corde moyenne : Equa allong trapeze
Pour une aile delta c'est le rapport du carré de l'envergure par la surface de l'aile : Equa Allong delta
Flèche :  φ
La flèche est l'angle entre l'axe passant par le quart avant de la corde moyenne aérodynamique et l'axe transversal. Elle peut-être positive ou négative. Voir Les différentes ailes

Caractéristiques d'un profil

On convient de discriminer :
Les profils minces :          e < 6%
Les profils semi-épais :    6% e <12%
Les profils épais :             e >12%
Les profils supersoniques Concorde : e = 3% à l'encastrement et 1,82% à l'extrémité.

Différents types de profils

Il existe de très nombreux profils qui sont classés suivants leurs formes par familles.

Biconvexe symétrique

L’intrados et l’extrados convexes sont symétriques par rapport à la corde.
La ligne moyenne est rectiligne et est confondue avec la corde.
Ces profils sont utilisés pour les empennages verticaux et horizontaux.

Profil Biconv Sym

Biconvexe dissymétrique

La courbure de l’extrados est plus accentuée que celle de l’intrados.
La ligne moyenne est à simple courbure ( intrados et extrados convexes )
Ces profils sont les plus employés pour les ailes d’avion de loisir.

 Profil Biconv Dissym

Plan convexe

Il s’agit d’un profil ayant un intrados relativement plat et un extrados cambé (convexe).
La ligne moyenne est à simple courbure.

profil Plan convexe

Plan creux

L’extrados est convexe et l’intrados concave.
Ces profils sont très porteurs mais génèrent une trainée importante.
Ce type de profil était très utilisé autrefois pour les planeurs.
La ligne moyenne est à simple courbure.

Profil Plan Creux

Double courbure

La ligne moyenne est à double courbure
La seconde courbure de la ligne moyenne confère des qualités de stabilité d’où le qualificatif d’AUTOSTABLE.
Ce profil peu répandu est surtout utilisé pour les ailes volantes.

Profil Bi courbure

Supercritique

Double courbure inversée. Extrados très tendu (grand rayon de courbure).
Dans la zone du bord d'attaque de l'extrados rayon de courbure mini.
Forte épaisseur relative de l'ordre de 17%.

Profil supercritique

Laminaire

D'abord il faut savoir qu'il n'existe pas plus de profils laminaires que de profils turbulents. Ces expressions sont trompeuses car on pourrait croire que certains profils sont laminaires jusqu'au bord de fuite. Si cette dernière notion est employée dans les calculs théoriques pour initialiser un calcul avec un point d'arrêt turbulent, il n'en reste pas moins vrai que tout profil comporte dans la réalité une partie laminaire, qui peut évidemment être plus ou moins importante et une partie turbulente.
Les ailes à profil dit "laminaire" ont été développées à l'origine pour faire voler un avion plus vite. L'épaisseur h d'une aile à profil laminaire est généralement plus faible qu'une aile à profil aérodynamique conventionnel, le bord d'attaque est plus "pointu" et ses surfaces supérieures et inférieures sont presque symétriques par rapport à la corde. La partie la plus épaisse h d'une aile laminaire se produit à environ 50% de la corde, alors que pour une aile classique, la partie la plus épaisse se trouve à environ entre 20 et 30% .

Profil laminaire

L'effet obtenu par ce type de conception d'une aile est de maintenir le flux d'air laminaire dans un pourcentage plus élevé de la corde et de contrôler le point de transition. Le frottement est donc considérablement réduit et la répartition de la pression sur l'aile de flux laminaire est bien plus importante. Cependant, au vol aux grands angle prés du décrochage le point de transition avance plus rapidement que sur une aile classique.
Un autre problème très important est la contamination de la surface qui perturbera le flux laminaire et le rendra turbulent, comme la pluie sur l'aile ou des débris d'insectes qui provoqueront également la perte de petites régions d'écoulement laminaire.

Airbus A340

Setpembre 2017 - Airbus prépare l'avion A340 Blade pour ses premiers vols pour tester une nouvelle aile avec un profil laminaire afin d'augmenter son efficacité et de réduire la consommation de carburant et les émissions de CO 2. Pour le test les sections de 9 m de chaque aile entre les moteurs extérieurs et les bouts d'ailes ont été remplacées. Ces bouts d'ailes ont été construites sans rivets ou d'autres facteurs qui pourraient perturber le flux d'air.
Airbus dit qu'il prévoit des économies de carburant allant jusqu'à cinq pour cent pour les avions de courte distance.

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